Отличие земноводных от рыб. Основные типы грудных конечностей насекомых Как устроены конечности у насекомых

«Наблюдения за птицами» - Школа натуралиста. Влияние погоды. Сроки прилёта. Результаты наблюдения. Птицы Чувашии. Пернатые странники. Объекты наблюдения. Ласточка деревенская. Перспективы исследования. Фенологические наблюдения за весенним прилётом птиц. Участники исследования. Время и место наблюдения. Фенология. Пути миграции. Сроки прилёта большинства видов птиц. Птицы, питающиеся насекомыми. Водные и околоводные виды. Отдельные особи.

«Характеристика насекомых» - Класс Насекомые. Колорадский жук. Усики. Внешнее строение. Кровеносная система. Органы выделения. Яд божьих коровок. Нервная система. Тип Членистоногие. Живые цветы. Головоломка. Жук скарабей. Муравьиная настойка. Осы. Ноги. Шершень. Признаки насекомых. Ротовой аппарат. Чёрная туча. Роль насекомых в природе. Развитие насекомых. Капустная белянка. Членистые конечности. Пищеварительная система.

«Бабочки по биологии» - Редкие виды бабочек Рязанской области. Капустница, как показывает ее название, связана с капустой. Жизненный цикл бабочек. Редкие виды бабочек. Гусеница. Бабочка-капустница. Жизненный цикл. Отряд Чешуекрылые. Значение бабочек в жизни человека и природе. Характеристика отряда чешуекрылые. Махаон.

«Водный режим растений» - Изучение водного режима растений. Картофель клубненосный. Изменение содержания органического вещества в течение дня. Вес сырого листа. Методика исследования. Значение транспирации. Влияние непосредственно на процесс транспирации. Определить влияние освещенности и температуры на процесс транспирации. Значение воды для жизнедеятельности растений. Вес сухого листа. Изменение содержания воды в течение дня.

«Самые опасные пауки» - Питается насекомыми. Тарантул (птицеед). Укус паука вызывает сильную боль. Есть много вариантов раскраски птицеедов. Бразильский странствующий паук. Водный паук ткет свои сети среди водных растений. Коричневый отшельник имеет 6 глаз в 3 пары. Водяные пауки. Самки составляют около 2 см в длину и являются более опасными. Черная вдова. Самые опасные пауки. Самки всегда убивает самцов после спаривания.

«Хордовые животные» - Особенности. Подтип Бесчерепные. Приспособление к полёту. Млекопитающиеся. Рыбы. Подтип Черепные. Ланцетник. Тип Хордовые. Класс Круглоротых. Кожа млекопитающих. Скелет. Уменьшают вес тела. Близок к бесчелюстным современный класс круглоротых, к которым относят миног и миксин. Подтип Оболочные. Размножение рыб. Особенности хордовых. Хордовые (лат. Птицы. Внешнее строение. Рыбы.

особенности.

- 1. состоит из нескольких фрагментов.

- 2. Обычно одна точка окостенения располагается в рукоятке и 4 в теле.

- 3. Мечевидный отросток окостеневает к 3-6 годам.

- 4. Полное синостозирование завершается 3 30 годам.

- 1. Первичные точки окостенения формируются в области будущих

- 2. Бороздка не выражена.

- 3. Головка хрящевая.

ГPУДНАЯ КЛЕТКА

- 1. Короткая и выпуклая. Поперечный размер больше сагитального примерно на 25% (у взрослого в 2 раза)

- 2. Отношение ребер к позвоночнику - горизонтальное (вследствие - преобладает абдоминальный тип дыхания).

- 3. При переходе в вертикальное положение - грудной тип дыхания.

Теории развития свободных конечностей

1. Жаберная – конечности возникают на основе жаберных дуг

2. Рёберная – конечности формируются как производные рёбер

3. лавниковая (теория кожной складки) – конечности формируются на основе плавников (самая точная). лавники - это преобразованная кожная складка, в которую врастают опорные (хрящевые, а затем костные) элементы и мышцы. Часть кожной складки редуцируется.

СВОБОДНЫХ

сходным филогенетическим материалом для свободных конечностей позвоночных послужили парные плавники ископаемых кистеперых рыб, которые образуются на основе мезенхимы боковых кожных складок.

Латимерия

ФИЛОГЕНЕЗ СВОБОДНЫХ КОНЕЧНОСТЕЙ

Два вида конечностей:

Конечности веерного типа (плавники) – у водных животных

Конечности

рычажного типа – у

наземных животных

Плечевой пояс и грудная конечность кистеперой рыбы (А)

и древней ископаемой амфибии (Б)

веерного типа (плавники)

Состоят из множества хрящевых лучей, являются рулями глубины

плавники двудышащих и кистеперых рыб, выполняют функцию опорного аппарата (1). меют 10 и более лучей.

У наземных позвоночных - число лучей

сократилось до пяти (2). Дистальные отделы построены по типу лучевой симметрии.

Конечности рычажного типа

ОБЩИЙ ПЛАН СТPОЕНИЯ скелета конечностей позвоночных.

- Каждая конечность (как верхняя, так и нижняя) состоит из трех звеньев , идущих друг за другом. 1 звено - stylopodium - верхний отдел,

содержит 1 элемент;

- 2 звено - zeugopodium или mesopodium – средний отдел, содержит 2 элемента;

3 звено - autopodium -

нижний отдел, содержит множество элементов, построенных по принципу лучевой симметрии

ОБЩИЙ ПЛАН СТPОЕНИЯ

скелета конечностей позвоночных.

autopodium (кисть, стопа), делится на:

basipodium (carpus, tarsus)

metapodium (metacarpus, metatarsus)

аcropodium (phalanges)

Водная и наземная среды обитания имеют между собой существенные отличия. Поэтому смена среды, которая произошла у земноводных, привела к существенным изменениям в строении ряда систем органов.

Почему рыбы «вышли» на сушу? В то время появились растения, растущие над водой. На них обитали насекомые и их личинки, которыми могли питаться рыбы. Например, опавшими мертвыми насекомыми или личинками, обитающими в воде, или насекомыми на поверхности воды. Чем больше из воды может вынырнуть рыба, тем больше она будет сыта. Также возможно водоемы периодически пересыхали, и тем древним кистеперым рыбам надо было перебираться в соседний водоем. Таким образом, преимущество получали те из них, у кого это получалось, т. е. обладающие лучше развитыми легкими и конечностями.

Основные отличия между водой и воздухом связаны с плотностью этих сред и возможностью протекания физических и химических процессов. Вода – более плотное вещество, она обладает куда большей выталкивающей силой по сравнению с воздухом. Несмотря на то, что в воздухе больше кислорода, чем в воде, кислород может проникать в организм, если есть влага на поверхности тела, т. е. обменные реакции протекают только в растворах. Живой организм, обитающий на суше, сталкивается с двумя проблемами - невозможностью передвижения с помощью плавания и высыханием тела на воздухе.

Плавающие в толще воды рыбы имеют сжатое с боков тело. Благодаря такой форме они могут плавать изгибаясь. Однако у наземных животных тело больше сжато сверху вниз из-за силы тяжести. В таком случае использовать рычажные конечности для передвижения удобнее. Части таких конечностей могут сгибаться и выпрямляться относительно друг друга с помощью прикрепленных к ним мышц. У земноводных больше таких специализированных мышц, чем сегментированной мускулатуры.

В то же время на суше конечности служат не только для передвижения, но и для поддержания тела над землей. Чтобы конечности смогли удерживать вес тела, они должны быть соединены с чем-то прочным, а не просто заканчиваться в мягких тканях животного. Поэтому конечности земноводных, в отличие от плавников рыб, крепятся к позвоночнику с помощью хорошо развитых поясов конечностей.

Для уменьшения перемещения всего тела при исследовании окружающей среды у земноводных появилась шея.

Позвоночник земноводных в связи с приобретением им дополнительных функций стал более сложным. В нем выделяют шейный, туловищный, крестцовый, хвостовой отделы.

В отличие от рыб у земноводных голая влажная кожа, в которой много капилляров. Благодаря этому амфибии могут осуществлять кожное дыхание, т. е. поглощать кислород из воздуха поверхностью кожи. Влажность кожи поддерживается специальными железами, вырабатывающими слизь.

Однако кожного дыхания недостаточно. Амфибии также получают кислород через стенки ротовой полости (которая у них достаточно большая) и через легкие. Личинки многих земноводных имеют жабры, которые у взрослых рассасываются. Вместо них из впячиваний стенки глотки образуются легкие, представляющие собой складчатые мешки. Внутри рта и легких всегда влажно.

Носовая полость у амфибий открывается не только наружу (как у рыб), но и в ротовую полость. Проникая через нее, воздух также увлажняется.

У рыб двухкамерное сердце, состоящее из одного предсердия и одного желудочка, один круг кровообращения. У земноводных сердце трехкамерное, состоящее из двух предсердий и одного желудочка. Такое строение обусловлено появлением легочного дыхания и необходимостью второго круга кровообращения.

Видимость в воздухе выше, чем в воде. Поэтому у земноводных лучше развиты органы зрения, они видят дальше рыб. Чтобы глаза не пересыхали появляются веки и мигательная перепонка.

У большинства земноводных нет боковой линии.

В воздухе звук распространяется хуже, чем в воде (из-за низкой плотности). Рыбам, чтобы слышать, было достаточно иметь только внутреннее ухо. У амфибий же появляется барабанная перепонка, способная улавливать колебания воздуха, а также косточки, передающие колебания перепонки внутреннему уху.

У амфибий появились слюнные железы, позволяющие смачивать пищу. Рыбам, обитающим в воде, они были не нужны.

Продукт выделения аммиак у рыб выделяется через жабры. У земноводных аммиак превращается в почках в мочевину, которая не является ядовитой.

У земноводных по сравнению с рыбами хуже развит мозжечок. Это связано с тем, что амфибиям незачем так сложно двигаться, как рыбам.

Гомологичные органы

Введение

Морфологические доказательства

По мнению религиозных антиэволюционистов (включая сторонников «разумного замысла»), виды живых организмов были созданы разумным Существом, которое имело возможность проектировать каждый вид «с чистого листа» , то есть разрабатывать для каждого вида свой собственный, уникальный план строения, наилучшим образом соответствующий тем задачам, которые, по замыслу Творца, данный вид должен был выполнять на Земле. Антиэволюционизм, таким образом, либо предсказывает наличие множества совершенных (идеальных), уникальных и никак не связанных между собой планов строения (что резко противоречит наблюдаемым фактам), либо вообще отказывается от предсказаний (а значит, и от возможности что-либо понять и объяснить в окружающем мире), ссылаясь на «неисповедимость воли Творца» («раз так создано, значит, так было угодно Богу, а почему - не наше дело»).

Наука, напротив, утверждает, что виды в ходе эволюции происходили друг от друга в силу естественных причин, без вмешательства разумных сил. При этом каждый вид не «проектировался с чистого листа», а появлялся в результате относительно небольших модификаций предкового вида, наследуя большинство его свойств - в том числе и те, которые новому виду не очень-то и нужны, и которые вовсе не обязательно являются оптимальными для тех условий, в которых живет новый вид. Поэтому, если идея эволюции верна, мы должны наблюдать в живой природе повсеместные следы происхождения путем модификации , то есть многочисленные свидетельства «переделки» и «подгонки» старых признаков (органов, тканей, планов строения) под новые условия (экологические ниши) и новые задачи (функции). Именно это мы и наблюдаем в природе. Яркие примеры предсказываемых эволюционной теорией «следов происхождения путем модификации» - это гомологичные органы, рудименты, атавизмы, а также многочисленные случаи явного несовершенства строения организмов.

Органы животных разных видов, имеющие один и тот же план строения, занимающие сходное положение в организме животного и развивающиеся из одних и тех же зачатков, называют гомологичными. Если такие органы у разных видов выполняют разные функции, то единственное объяснение сходства строения - происхождение от общего предка. Напротив, если у двух видов независимо развились органы, выполняющие одну и ту же функцию (аналогичные органы), то сходство между этими органами оказывается поверхностным.

Иллюстрация принципа гомологии на примере передней конечности млекопитающих. Конечности состоят из одного и того же набора костей, но при этом выполняют самые разные функции. Третья кость пясти отмечена красным цветом.

Пятипалая конечность, характерная для четвероногих позвоночных - пример гомологии органов. Более того, прослеживается гомология пятипалой конечности и плавников некоторых ископаемых видов кистеперых рыб, от которых произошли первые земноводные.

Кости передних конечностей девонских кистеперых рыб (слева) и древнейших четвероногих (справа). Условную границу между рыбами и четвероногими чаще всего проводят между тиктааликом и акантостегой (см.: Как рыбы научились ходить).

Конечности четвероногих различаются по форме и приспособлены к выполнению самых различных функций в самых разных условиях. На примере млекопитающих:

· У обезьян передние конечности вытянуты, кисти приспособлены для хватания, что облегчает лазанье по деревьям.

· У свиньи первый палец отсутствует, а второй и пятый - уменьшены. Остальные два пальца длиннее и тверже остальных, концевые фаланги покрыты копытами.

· У лошади также вместо когтей копыто, нога удлинена за счет костей среднего пальца, что способствует большой скорости передвижения.

· Кроты имеют укороченные и утолщенные пальцы, что помогает при копании.

· Муравьед использует увеличенный средний палец для раскапывания муравейников и гнезд термитов.

· У кита передние конечности представляют собой плавники.

· У летучей мыши передние конечности развились в крылья за счет значительного удлинения четырех пальцев, а крючкообразный первый палец используется, чтобы висеть на деревьях.

При этом все эти конечности содержат один и тот же набор костей с одним и тем же относительным расположением. Единство структуры не может быть объяснено с точки зрения полезности, так как конечности используются для совершенно разных целей. Ни один «разумный дизайнер» никогда не стал бы проектировать крыло летучей мыши и лапу-лопату крота на основе одного и того же набора костей (плечевая, локтевая, лучевая, запястье, пясть, 5 пальцев). Ни один биолог и ни один инженер не смог бы доказать, что именно такой набор костей является идеальной основой для этих «проектов». А значит, единую структуру конечности четвероногие позвоночные унаследовали от общего предка. В ходе эволюции гомологичные части конечностей «подгонялись» естественным отбором к выполнению различных задач, что и обеспечивает кажущееся «совершенство» этих конечностей, их соответствие выполняемым функциям. Но это - явно не работа разумного проектировщика, ищущего наилучшее из возможных инженерных решений. Это - результат слепого природного процесса, который не способен заглядывать на шаг вперед и может только понемногу подправлять уже имеющиеся детали, «подгоняя» их к новым задачам.

Парные конечности земноводных по морфологии и функции резко отличаются от парных плавников рыб. Они имеют только внутренний скелет и построены по типу системы рычагов, соединенных шарнирными суставами. Усложнение строения поясов обеспечивает конечностям прочную опору, укрепляя их связь с туловищем. Обе пары конечностей построены по одной схеме, общей для всех наземных позвоночных ( рис. 152).

В разных классах наземных позвоночных животных эта схема может существенно изменяться в связи с особенностями движения. Конечности большинства хвостатых земноводных близки к схеме, но в передних конечностях обычно развивается только четыре пальца и уменьшается, за счет слияния, число косточек в запястье и предплюсне (см. рис. 150, А).

Причленяющийся к лопатке широкий надлопаточный хрящ (cartilago suprascapularis) служит местом прикрепления мышц спины. Перед коракоидом лежит тонкий палочкообразный хрящ - прокоракоид. Снизу его прикрывает тоненькая покровная кость - ключица (clavicula). Внутренние концы прокоракоидов и коракоидов правой и левой сторон сливаются друг с другом. Позади места слияния коракоидов расположена костная грудина (sternum) с хрящевым расширенным задним концом. Перед ключицами лежит небольшой предгрудинник (episternum); его передняя часть остается хрящевой, а задняя окостеневает. У хвостатых, как и у более примитивных бесхвостых, окостенения в поясе развиты слабее. Грудной клетки у земноводных нет. Короткие ребра хвостатых земноводных до грудины не доходят.

Тазовый пояс состоит из трех элементов ( рис. 154), соединяющихся друг с другом и образующих вертлужную впадину - место причленения головки бедра. У бесхвостых пояс почти полностью окостеневает. Длинные подвздошные кости (ilium) причленяются к поперечным отростками крестцового позвонка; небольшие седалищные кости (ischium) срастаются друг с другом, ниже них лежит лобковый хрящ (cartilago pubis). У хвостатых земноводных седалищные и подвздошные кости невелики

Анатомическая перестройка скелета, произошедшая при выходе предков амфибий на сушу , сопровождалась изменениями гистологического строения кости и хряща. Костный скелет взрослых амфибий построен из двухслойной грубоволокнистой и более прочной костной ткани, отличающейся от кости рыб отсутствием верхнего рыхлого слоя. Предшественником кости в эмбриональном развитии служит хрящ. Трубчатые кости конечностей закладываются как сплошные "хрящевые болванки" из